AGA 0316 A vida no contexto cósmico Amancio Friaça 2011

Algumas Questões em Astrobiologia Como a vida começou na Terra e como ela evolui? Quais são os princípios que regem a organização da matéria que resultou nos seres vivos? Como a biosfera de nosso planeta evoluiu? Existem outros planetas como a Terra? Como reconhecer a assinatura de vida em outros corpos celestes? O que torna um planeta habitável? Será a vida um fenômeno comum no Universo? Qual será o futuro da espécie humana, na medida em que a vida terrestre se expanda para além de seu planeta de origem?

Questões vetores O que é a vida? –uma questão além da biologia comum –subjetividade e definibilidade Como seria a vida fora da Terra? –a vida como nós não conhecemos Como detectar a vida fora da Terra? –Explorações in situ –Criptoecosistemas –Exomicropaleontologia –Bioassinaturas –Ecocatástrofes –Síndrome Gaia

Questões Fundamentais (NAI Roadmap) 1.Como a vida se originou e evoluiu? 2.Existe vida em outras partes do Universo? 3.Qual será o futuro da vida na Terra e além?

O que é a vida?

É vivo ou não?

so... fractals could be considered as life forms? If we cannot follow up the dynamics of the process...

Fractal organization of a tree-shaped CNS neuron

How can we define life? First of all, its essence is subjective In second place, we can list a number of characteristics (Schneider, astro-ph/ , 1996; Szostak et al., Nature, 2001; Bains, Astrobiology, 2005; Lunine 2005) –Complex and diversified interaction with the environment –System out of thermodynamical equilibrium –High information content –Memory + reading/recovering mechanism –Self-replication Life is a self-sustained chemical system, capable of evolution in a Darwinian sense (Joyce 1994).

Requisitos de uma definição de vida ser universal e coerente com a compreensão dos sistemas vivos na ciência moderna ser estruturada de modo a proporcionar uma compreensão clara e uma transmissão fácil de seu conteúdo no meio científico estar inserida em paradigma específico, de modo a apresentar uma sólida base teórica Emmeche (1997, 1998)

CORPOS PARADIGMÁTICOS Evolução Darwiniana Fenômenos Emergentes Autopoiesis Biossemiótica

1)Any population of a species has the potential to produce far more offspring than the environment can support with resources. 2) The overproduction leads to a struggle for survival among the individuals. 3) Population consists of individuals that are slightly different from one another in many heritable traits. 4) Some individuals possess traits that make them better able to compete for resources. Conclusion: In any local environment, heritable traits that enhance survival and successful reproduction will become progressively more common in succeeding generations. Charles Darwin ( ) The origin of species by means of natural selection (1858)

Todos os tendilhões das Ilhas Galápagos tinham um ancestral comum proveniente da América do Sul. Mas todas a espécies se adaptaram a microambientes particulares. Seleção Natural (Evolução Darwiniana)

Descendentes do lobo cinzento Seleção Artificial

O que é a vida? Como se distinguir entre vivo e não-vivo?

Objetos não-vivos não estão sujeitos à Evolução Darwiniana

Algumas características da vida 1.Ordem/estrutura 2.Reprodução 3.Crescimento/desenvolvimento 4.Utilização de Energia 5.Resposta ao Ambiente 6.Adaptação evolutiva

FRONTEIRAS Vivo/Morto Máquina/Organismo Química/Biologia

Edgar Allan Poe ( )

Chemistry in the New World of Bioengineering and Synthetic Biology September 2008 Oxford, United Kingdom

O experimento de Miller (1953) Science 117, (1953)

For a practical search, restrictive hipothesis... What kind of complex systems? –Liquid crystals, plasmas... Conservative hypothesis: a chemical system –C, Si? Presence of a liquid millieu? –H 2 O: excelent solvant and abundant in the Universe Existence of a solid/liquid interface? –Favours molecular interactions... Questions 1) Does life need, necessarily, such atoms and physical-chemical conditions? 2) Can life develop, in another planet, under totally different conditions?

SIGA A VIDA Siga a água (Follow the water) Siga o carbono Siga o nitrogênio Siga o fósforo Siga a energia Siga a entropia Siga a informação Siga o significado

FOLLOW THE LIFE Solvent Biogenic elements Source of Free Energy searches for life within our solar system commonly retreat from a search for life to a search for life as we know it, meaning life based on liquid water, a suite of so-called biogenic elements (most famously carbon), and a usable source of free energy. (Chyba & Hand, 2005, p. 34)

DNA CHON + P

A cosmological perspective to search of life in the Universe... Life building blocks come from these components... Ω b = 0.04 Ω T Bennett et al., ApJ Suppl Series 2003

UPDATED EVERY DAY...

LOOKING AT OTHER PLANETARY SYSTEMS: SEARCHING FOR KEY PREBIOTIC COMPOUNDS: H 2 O NH 3 CH 4 THOSE ARE FOUND UNDER RELATIVELY HIGH ABUNDANCES

In primitive Earth: Miller & Urey, 1961 Glycine Hydrogen cyanide Aldehydes H 2 O CH 4 NH 3

Tudo começou com um sim. Uma molécula disse sim a outra molécula e nasceu a vida. Clarice Lispector, A Hora da Estrela

Qual vida?

Extremófilos

Que tipo de vida esperamos encontrar fora da Terra? O que é a vida? Um bom começo: Vida difícil de morrer!!! Deinococcus radiodurans – prospera com Gy (10 Gy mata o ser humano, 60 Gy a Escherichia Coli)

Cryptoendoliths Thermophile bacteria Hydrothermal vents Hot geisers and volcanos Extremophiles survival chart Antarctica Temperature: -15° C < T < 230° C 0 < pH < 12 0 < Pressure < 1200 atm No mandatory oxygen-based metabolism Myears of dormancy 2 ½ years in space, at 20 K, with no nutrients, water and exposed to radiation ( Strep. Mitis)

Temperature limits for life The highest and lowest temperature for each major taxon is given. Archaea are in red, bacteria in blue, algae in light green, fungi in brown, protozoa in yellow, plants in dark green and animals in purple. Life in extreme environments, LJ Rothschild & RL Mancinelli, Nature 409, (22 February 2001)

Fontes hidrotérmicas

pH limits for life Examples of known pH limits for life are shown. Archaea are in red, bacteria in blue, algae in light green, assorted protists in yellow, fungi in brown, plants in dark green and animals in purple.

Formation and evolution of life ~ 90% of all Earth´s biomass!

LICHEN CAN SURVIVE IN SPACE ( pid=18232)